L'insegnamento introduce le tecnologie all'avanguardia per il radio posizionamento e la radionavigazione, basati sull'utilizzo di sistemi globali di navigazione satellitare, quali ad esempio lo statunitense Global Positioning System (GPS) ed il sistema europeo Galileo. Durante il corso vengono presentati i principi di base del posizionamento, vengono descritti i sistemi satellitari e i segnali utilizzati e si pone particolare enfasi sul progetto dei ricevitori di utente e sugli stadi di elaborazione del segnale.

Il corso è interamente erogato in lingua inglese.

Conoscenza e comprensione dei principi di funzionamento del posizionamento satellitare, e dei fattori che ne influenzano le prestazioni
Conoscenza dei sistemi satellitari per la radionavigazione e comprensione dei criteri di progetto
Conoscenza del formato dei segnali utilizzati e capacità di progettare segnali secondo criteri che li rendano adatti ad applicazioni di radio-posizionamento (codici, modulazioni, tecniche di multiplexing).
Conoscenza delle fonti di errore e degli effetti della propagazione in spazio libero e in atmosfera, e comprensione dei loro effetti sulle prestazioni di posizionamento; capacità di utilizzo di modelli per la correzione dell'errore sistematico sulle misure del ricevitore
Conoscenza e comprensione dell'architettura dei ricevitori, con particolare riferimento alla parte di elaborazione digitale dei segnali in banda base, e degli stadi di acquisizione e inseguimento dei segnali (utlizzo di Delay Lock Loop e Phase Lock Loop)
Capacità di progetto di algoritmi semplici di acquisizione e inseguimento di segnali GNSS
Conoscenza delle principali applicazioni del posizionamento satellitare

Principi di teoria dei segnali e comunicazioni elettriche, a livello corrispondente alla conclusione della laurea di I livello in Ingegneria Elettronica o delle Telecomunicazioni. Conoscenza e comprensione della rappresentazione spettrale dei segnali. Conoscenza dei principi di conversione analogico/digitale e dell'elaborazione digitale dei segnali. Comprensione delle caratteristiche delle modulazioni e della ricezione di segnali elettromagnetici. Elementi di base di elettronica applicata.

• Introduzione alle tecniche di localizzazione e posizionamento e ai principi di radionavigazione (6 ore):
o Tecniche di stima della posizione basate sulla direzione di arrivo, tempo di arrivo e osservazione della differenza dei tempi di arrivo
o Metodi conici, sferici, iperbolici
o Algoritmi di stima della posizione
o Diluizione geometrica della posizione
• Cause di incertezza e fonti di errore (6 ore)
o Descrizione delle sorgenti di errore per il posizionamento
o Fattori che influenzano la propagazione
o Link Budget e rumore termico
o Modelli di correzione degli errori
• Principi di base sui sistemi di riferimento e orbite satellitari (3 ore)
o Sistemi di riferimento spaziali
o Orbite satellitari
o Scale temporali
• Elaborazione dei segnali per la radionavigazione (6 ore):
o Proprietà dei segnali
o Generazione dei codici di ranging
o Modulazioni dei segnali per la radionavigazione
o Modulazioni Binary Offset Carrier
o Tecniche di multiplazione
• Descrizione dell’architettura dei sistemi GPS e Galileo (3 ore)
• Architettura dei ricevitori GNSS (15 ore):
o Front-end e conversione A/D
o Acquisizione dei segnali GNSS
o Architetture di inseguimento di codice e portante
o Stima delle pseudodistanze
o Effetti di multipath
• Applicazioni GNSS (6 ore):
o GNSS differenziale
o Integrazione con sistemi di comunicazione e Assisted GNSS
o Interferenza da sistemi di comunicazione
• Si svolgeranno inoltre esercitazioni in aula su tutti gli argomenti dell'insegnamento (15 ore)
• Attività di laboratorio per la realizzazione software di un ricevitore GNSS semplificato (20 ore)

Il corso prevede lezioni teoriche per l’introduzione ai concetti di base del posizionamento e la descrizione delle architetture di sistema. Le esercitazioni in aula riguardano esempi di applicazione di quanto trattato nelle lezioni teoriche. Le esercitazioni hanno come obiettivo l'acquisizione della capacità di risolvere semplici progetti di sistemi di posizionamento e di uso di tecniche base di elaborazione del segnale. Le esercitazioni sono svolte rendendo disponibile agli studenti i testi degli esercizi in anticipo, mentre in aula vengono fornite le soluzioni con le relative spiegazioni.

L’attività di laboratorio prevede l’uso del software Matlab © e riguarda l’implementazione di un’architettura semplificata per l’elaborazione del segnale GNSS

I testi di riferimento, sono:
Kaplan, E. D., Hegarty C.H. Understanding GPS: principles and applications (II edition), Artech House, Norhood, MA, 2006
Parkinson B., Spilker J. J. , Global Positioning System: theory and applications, Vol. I e Vol. II, American Institute of Aeronautics, 1996.
Misra P., Enge P. Global Positioning System: Signals, Measurements, and Performance, Ganga-Jamuna press (http://www.navtechgps.com/" target="_new">http://www.navtechgps.com/)

Il materiale didattico (copia dei lucidi, note preparate dal docente, esempi di esami scritti ed esercizi) sarà fornito dal docente titolare dell'insegnamento e messo a disposizione sul sito web del portale della didattica.

L'esame finale consiste in una prova scritta, e in una prova orale. Inoltre, agli studenti è chiesto di consegnare, almeno una settimana prima dell’appello, un report sull’attività di laboratorio, per documentare il lavoro svolto. Gli esercizi dell’esame scritto saranno volti a valutare di risolvere problemi semplificati di stima della posizione e di progetto di sistema. Non è consentito l’uso di testi e appunti. Il tempo totale assegnato per la soluzione è di 2 ore. La prova orale sonderà le conoscenze acquisite e la capacità di applicare i concetti appresi. La prova orale parte dal commento al report sull’attività di laboratorio al fine di verificare la comprensione del lavoro svolto. Il voto finale si ottiene come media del voto del compito scritto e della prova orale.